Лактат и кетоны — предпочтительное топливо для нейронов, глюкоза — нет

Лактат и кетоны — предпочтительное топливо для нейронов, глюкоза — нет

Оригинал Neuron fuel and function.

Адаптация на русский Владимир Фо.

Иногда всё так хорошо написано, что достаточно лишь перевести [с художественной переработкой для сокращения текста и большей ясности].

Посмотрим на исследование 72-го года.

1.png

Подопытный C.J. не ел 50 дней и его глюкоза была 4.0 ммоль/л. Затем ему поставили 0.1 UI / кг инсулина внутривенно. Оказалось что: а) он по-прежнему чувствителен к инсулину; б) глюкоза упала до 0,5 ммоль/литр через час. Симптомов гипогликемии не было!

Мозг C.J. работал на бета-гидроксибутирате. 11+ ммоль BOHB позволяли поддерживать нормальную мозговую функцию даже при уровне глюкозы в крови меньше 0,5 ммоль /литр.

Астроциты кетогенны. И им очень удобно снабжать мозг кетонами с помощью монокарбоксилат-транспортеров, которые на них повсюду.

Как вы уже поняли, будет открыт мини-диспут по поводу необходимости глюкозы для мозга.

Работы по исследованию пациентов с гипогликемией, которым внутривенно вводят лактат или пируват ограничены ценностью человеческой жизни. Крысам везет значительно меньше.

2.png

В этом исследовании крысам вкалывали звериную дозу инсулина (20 UI/кг) после чего вводили: физраствор, или глюкозу, или лактат. Мозг группы без ничего через 2,5 часа не реагировал на стимуляцию конечностей током. Но если крысам вводили с инсулином глюкозу или молочную кислоту (лактат), то функция мозга поддерживалась.

Ответ мозг без глюкозы, но с лактатом был медленней на 10 мс, но тем не менее мозг мог поддерживать функцию без глюкозы при помощи молочной кислоты. Авторы зашли слишком далеко и аргументировали, что раз есть задержка 10 мс, то мозгу нужна глюкоза. Хотя у этого возможны и другие объяснения. Хотя бы то, что люди обычно не имеет концентрации лактата в крови в 9 ммоль/литр.

Астроциты получают лактат из глюкозы (запасов гликогена) и отправляют лактат в нейроны. Где молочная кислота в один шаг преобразовывается в пируват, который попадает в цикл Кребса в качестве Ацетил-КоА без, понятное дело, гликолиза.

3.jpg

Нейроны обходятся без глюкозы. Почему?

Коротко. Глюкоза может привести к апоптозу (самоуничтожению) клетки, что плохо вяжется с функцией нейронов.

Митохондриальная глицерол-3-фосфат дегидрогеназа. Глюкоза во время гликозила может попасть в дыхательную цепь митохондрий через FADH2 (через mtG3Pdh), что можем уменьшить связь кофермента Q (CoQ). Что приведет к обратному потоку электронов на комплекс 1 с последующим возникновением супероксида. Небольшое количество супероксида будет полезно: для биогенеза митохондрий и клеточного деления. Но большое количество супероксида может стать сигналом к апоптозу.

Апоптоз – табу для нейронов. Вся информация, хранящаяся в их синаптических связях, будет потеряна. Замена (появление) нового нейрона потерянную информацию вряд ли заменит. Поэтому нейронам нужно условное бессмертие без воспроизводства. Их выживание необходимо для психических познавательных процессов организма.

Лактат через пируват к ацетил-коА не приводит не в вышеуказанным недостатка. Нейронам не нужна невосприимчивость инсулину. Избегание гликолиза кажется автору хорошим способом решить эту задачу. Гипергликемия похожа на способ «погасить» естественный шатл лактата и заставить нейроны потреблять глюкозу. Достаточное количество потери нейронов через апоптоз может проявиться в виде ухудшении памяти.

Генерация большого количества супероксида в время гликолиза в асторцитах не вредит нейронам. Астроциты заменимы. Астроциты могут размножаться слишком быстро, что приводит к опухолям: распространенным и довольно агрессивным. Опухоли на основе нейронов встречаются значительно реже, обычно они развиваются из эмбриональных клеток (медуллобластома), но не из зрелых нейронов.

Пару слов о жирных кислотах. FADH2 вход в ЭТЦ через флавопротеин дегидрогеназу может вместе гипергликемией привести к обратному потоку электронов через комплекс 1, что приведет к чрезмерному возникновению супероксида. Вот почему жирные кислоты не используются мозгом. Сами по себе они не приводят к избытку супероксида, но в связки с гипергликемией определенно приводят. Особенно пальмовая кислота и более длинные жировые кислоты. Потому клеткам, одержимом бессмертием, это не подходит.

Кетоны и лактат не приводят к чрезмерной генерации супероксида в комплексе 1. Глюкоза (соло и в сочетании с пальмовой кислотой) приводит. Тип метаболизма диктуется функцией клетки. Нейроны сохраняют информацию, оставаясь в живых. Такое долгожительство лучше всего обеспечить потреблением лактата и кетонов.

Заверения о глюкозе как о предпочтительном топливе для нейронов говорят о том, что их авторы недостаточно глубоко продумывали функцию нейронов, астроцитов и нюансы работы ЭТЦ.

Lakshmi писал(а): б) глюкоза упала до 0,5 ммоль/литр через час. Симптомов гипогликемии не было!

Это вранье. Готов на бутылку поспорить. Не знаю, каковы его причины (неумение ставить эксперименты или кое-что похуже), но 0.5 ммоль.л 0 это не просто гипогликемия. Это кома и довольно быстрая смерть.

Camel1000 писал(а): Готов на бутылку поспорить.

Тогда тащи бутыль.

Испытуемый был в кетозе, то есть, в ситуации, когда 75 % потребностей мозга в энергии обеспечивают кетоновые тела. С чего бы ему умирать, если мозг и сердце функционируют? ye17

Lakshmi писал(а): когда 75 % потребностей мозга в энергии обеспечивают кетоновые тела.

Вот кусочек из оригинала статьи:

Кетоны, на уровнях, превышающих 11.0mmol / л, по- видимому , может поддерживать нормальную функцию мозга.

Lakshmi писал(а): С чего бы ему умирать, если мозг и сердце функционируют?

C того, что это ситуация угрожающего жизни нарушения гомеостаза. Кома - это защитная реакция, в которую организм впадает при определенных показаниях "датчиков", среди которых уровень глюкозы в крови - из важнейших. Я уж не говорю о том, что цитированная фраза - это фантазии автора, не подтвержденные ничем. Сейчас некогда, потом можем подробно обсудить, но это точно бред. Без цикла Кребса высокоэнергетические клетки вроде нейронов жить не могут, а цикла Кребса не бывает без глюкозы хоть чуть-чуть. А 0.5 ммоль\л - это нуль глюкозы практически. Биохимию не обманешь, в отличие от редактора журанала.

Camel1000 писал(а): А 0.5 ммоль\л - это нуль глюкозы практически.

Ну она же там не сразу до нуля упала, а в течении 60 минут. Значит, за это время произошли какие то адаптационные механизмы и мозг полностью перешел на beta-OHB.

Camel1000 писал(а): Биохимию не обманешь, в отличие от редактора журанала.

Это не редактор журнала. Это из исследования с пабмеда.

Ketoacids, extracted by the fast-adapted brain, supplant glucose as a metabolic substrate preventing overt hypoglycemic reactions during acute glucopenia..

Lakshmi писал(а): Это не редактор журнала. Это из исследования с пабмеда.

;) угу, а как оно в пабмед попал?о? ;) впрочем, почитаем, не забыть бы только. Впрочем, уже сейчас у меня нет никакого доверия к работе 72 года, не подтвержденной дальнейшими исследованиями, проводившейся на пяти пациентах, причем в каждом втором пункте результатов пишется "однако полученные данные не являются строго статистически достоверными" и "данные удалось получить только у двух пациентиов из пяти". Криворукие экспериментаторы еще не то намеряют.

Camel1000 писал(а): нет никакого доверия к работе 72 года

Согласна, старовато будет.

Но я читала более свежие работы, в которых так или иначе затрагивался этот вопрос, а именно, тот факт, что у кетоадаптированного человека симптомов гипогликемии в обычных условиях быть не может. Именно поэтому я не верила Катерине, когда она утверждала, что кетоадаптирована, но постоянно падает в обмороки на тренировках из за симптомом гипогликемии. ye17

Lakshmi писал(а): Именно поэтому я не верила Катерине,

А я ей именно верил ;) и падала она именно потому, что тренировки у нее были зверские, и она очень быстро и мощно давила свою глюкозу (но даже она это делала не до 0,5, а то бы не откачали :( Все равно, Ань, ты просто не представляешь, что такое меньше 0.5 ммоль\л глюкозы. Никакие кетоны не спасут.

Camel1000 писал(а): А я ей именно верил ;) и падала она именно потому, что тренировки у нее были зверские

Я верила, что она падала

, я не верила в её кетоадаптацию. В разделе про спорт и кетоз очень много материалов на эту тему - кетоадаптированный физкультурник в очень малой степени зависит от гликогена и вообще от гликолиза. И никто там никуда не падает.

Camel1000 писал(а): Все равно, Ань, ты просто не представляешь, что такое меньше 0.5 ммоль\л глюкозы. Никакие кетоны не спасут.

Ну ладно, смысла спорить все равно нет. Будем надеяться, что в реальности никто с такой ситуацией не столкнется и все у всех будет хорошо.

Lakshmi писал(а): кетоадаптированный физкультурник в очень малой степени зависит от гликогена и вообще от гликолиза.

Но из этого совершенно не следует, что у него глюкоза падает ниже 1 ммоля.

Camel1000 писал(а): Но из этого совершенно не следует, что у него глюкоза падает ниже 1 ммоля.

Конечно, не следует.

Кетогенная диета и умственная производительность.

The Ketogenic Diet and Mental Performance

Camel1000 писал(а): Впрочем, уже сейчас у меня нет никакого доверия к работе 72 года,

Вот работа 2016 года по экзогенным добавкам кетоновых тел, в которой как раз затрагивается то старое исследование:

Кетоны являются эффективным и достаточным энергетическим субстратом для головного мозга, и , следовательно , будет предотвращать побочные эффекты от гипогликемии , когда уровень в крови повышается , и пациент является кето-адаптированный. Это был наиболее известным продемонстрировал Оуэн и др. в 1967 году , где кето адаптированный пациентов (голодание индуцированных терапевтическим кетоз) получили 20 МЕ инсулина. Глюкозы в крови натощак у пациентов снизилась до 1-2 мм, но они не обнаруживали ни одного гипогликемические симптомы из - за использования мозга кетонов для получения энергии [ 93 ]. Таким образом, кетонов поддержания метаболизма мозга и нейропротекторное во время тяжелой гипогликемии

Десятилетия исследований по кетогенной диете демонстрируют, что кетоны более предпочтительное топливо для мозга!

Ketones: Your Brain’s Preferred Fuel Source
by Dr. Maleah Holland

2017-01-28_093103.jpg

Lakshmi писал(а): Десятилетия исследований по кетогенной диете демонстрируют, что кетоны более предпочтительное топливо для мозга!

Интересно, почему же это у всех млекопитающих при наличии хоть какого-то наличия глюкозы "мозги работают" именно на ней? ;)

Camel1000 писал(а):
Lakshmi писал(а): Десятилетия исследований по кетогенной диете демонстрируют, что кетоны более предпочтительное топливо для мозга!
Интересно, почему же это у всех млекопитающих при наличии хоть какого-то наличия глюкозы "мозги работают" именно на ней? ;)

И как ты сам считаешь?
Почему?

Д.С. писал(а): Почему?

Потому что глюкоза - оптимальный энергоноситель для нервной ткани. Что подтверждает лучший конструктор на свете - эволюция.

Camel1000 писал(а):
Д.С. писал(а): Почему?
Потому что глюкоза - оптимальный энергоноситель для нервной ткани. Что подтверждает лучший конструктор на свете - эволюция.

Оптимальный энергоноситель в каком плане? Улучшает деятельность мозга? Продлевает жизнь?
Если речь только лишь о том, что при наличии используется, то этот сам факт абсолютно ничего не доказывает и не иллюстрирует.

Camel1000 писал(а): эволюция

Скажи, на каком этапе эволюции человек стал есть столько глюкозы?

Lakshmi писал(а): Скажи, на каком этапе эволюции человек стал есть столько глюкозы?

Достаточно, чтобы на ней мозги работали? Да с самого начала, с крысоподобных мелких тварей. Уж не говоря о том, что рацион всех обезьяноподобных предков на много миллионов лет назад состоял преимущественно из растительной пищи. Даже у кроманьонских охотников, денйствительно жравших жир и мясо много, в общем рацион выходил с массой углеводов, совершенно достаточных для ЦНС. Ты про рафинированные углеводы, наверное, говоришь, но это совершенно есущественный по эволюционным меркам промежуток.

Normaldini писал(а): Оптимальный энергоноситель в каком плане? Улучшает деятельность мозга? Продлевает жизнь?

Не совсем понял. Почему он должен продлевать жизнь? Оптимальный в том смысле, что мозг лучше всего работает, клекти получают нужное питание быстро и вовремя, и все крутится как надо. При этом это не говорит нам ничего про отрицательные эффекьы глюкозы во многиих других случаях в организме. Просто немного смешно, когда кетоэнтузиасты хотят все под свою метлу подмести и мозг у них на 100% кетонах идеально работает (чего вообще не бывает).

Camel1000 писал(а): в общем рацион выходил с массой углеводов,

Откуда масса углеводов в корнях и диких ягодах? Не было там никакой массы отродясь. Я недавно читала дискуссию в интернете. Обсуждали эскимосов - в кетозе они или нет. Одни утверждали, что эскимосы пожизненно в кетозе, другие утверждали, что они в кетозе только в зимние месяцы. Сторонники точки зрения, что эскимосы в кетозе сезонно, победили, они привели какие то дореволюционные ссылки, в которых было сказано, что эскимосы в летне-весенний период едят ягоды и какие то коренья и они не в кетозе. Что похоже на правду. Но углеводов у них из этих вершков-корешков набирается не больше 100-150 граммов в сутки. То же самое и с древними жителями планеты. Не было там никаких углеводных масс.

Camel1000 писал(а): мозг лучше всего работает

Нет, не лучше. От глюкозы "выхлоп" в виде свободных радикалов очень большой, кетоны намного чище. То же самое с производством АТФ - кетоны более эффективны, они дают больше клеточной энергии на единицу потребленного кислорода.

Кроме того, кетоны чрезвычайно важны в период формирования мозга ребенка.

Малоизвестный факт за пределами нейрохирургии и неврологии, является то , что кетонов являются основным субстратом для синтеза липидов мозга , которые имеют жизненно важное значение для оптимального функционирования мозга , как развивается ребенок.

Если бы ему нужны были углеводы, то Круз бы так и сказал - кормите детей сахаром.

Camel1000 писал(а): кетоэнтузиасты хотят все под свою метлу подмести

При чем здесь энтузиасты? Есть куча независимых мнений ученых, которые подтверждают это экспериментально. Ты, прежде, чем критиковать, по ссылке то пройдись. Там внизу статей есть источники.

Lakshmi писал(а): Если бы ему нужны были углеводы, то Круз бы так и сказал - кормите детей сахаром.

Тогда вопрос, почему грудным молоком не обеспечивается кетоз в первые полгода? Ведь в этот период тоже бурное формирование мозга идёт.

MayAvt писал(а): почему грудным молоком не обеспечивается кетоз

Почему не обеспечивается?

Кто сейчас на конференции